基于缓冲保护电路的信号放大型高精度恒温自动控制系统

本发明涉及自动控制领域，具体是指一种基于缓冲保护电路的信号放大型 高精度恒温自动控制系统。

在工业生产过程中通常需要对环境的温度进行恒温控制，随着工业自动化 的提高，目前人们通常采用恒温自动控制系统对环境温度进行控制，使环境温 度维持在最佳的范围内，从而提高生产效率。

随着科学技术的迅猛发展，各个领域对温度控制的精度、稳定性要求越来 越高，这就给传统的恒温自动控制系统提出了更高的要求。然而，传统的恒温 自动控制系统对温度控制的精度并不高，很难达到工业生产的需求。

本发明的目的在于解决目前的恒温自动控制系统对温度控制的精度不高的 缺陷，提供一种基于缓冲保护电路的信号放大型高精度恒温自动控制系统。

本发明的目的通过下述技术方案现实：基于缓冲保护电路的信号放大型高 精度恒温自动控制系统，主要由变压器T，二极管整流器U2，控制芯片U1，温 度传感器Q，三极管VT1，加热器M，与控制芯片U1的NTC管脚相连接的两 级放大电路，P极与温度传感器Q相连接、N极经电阻R2后与两级放大电路相 连接的二极管D1，一端与二极管D1的N极相连接、另一端与控制芯片U1的 HS管脚相连接的电阻R1，一端与二极管D1的N极相连接、另一端与控制芯片 U1的LS管脚相连接的电阻R3，串接在控制芯片U1的HL管脚和三极管VT1 的基极之间的电阻R4，负极与三极管VT1的集电极相连接、正极与二极管D1 的N极相连接的电容C1，P极与三极管VT1的发射极相连接、N极与控制芯片 U1的VSS管脚相连接的二极管D2，与控制芯片U1相连接的触发开关电路， 与触发开关电路相连接的继电器K，以及串接在触发开关电路和二极管整流器 U2的负极输出端之间的缓冲保护电路组成；所述变压器T的副边电感线圈的同 名端和非同名端与二极管整流器U2的输入端相连接；变压器T的原边电感线圈 的同名端顺次经加热器M和继电器K的常开触点K-1后与原边电感线圈的非同 名端相连接；所述二极管整流器U2的正极输出端分别与触发开关电路和二极管 D1的N极相连接；所述触发开关电路还与控制芯片U1的VSS管脚相连接；所 述二极管D1的N极还与控制芯片U1的VDD管脚相连接。

进一步的，所述两级放大电路由放大器P3，放大器P4，三极管VT5，一端 与放大器P3的负极相连接、另一端作为该两级放大电路的输入端的电阻R11， 负极与放大器P3的输出端相连接、正极经电阻R12后与放大器P3的负极相连 接的电容C6，P极与放大器P3的输出端相连接、N极与放大器P4的负极相连 接的二极管D7，串接在放大器P4的负极和输出端之间的电阻R14，负极与放 大器P3的正极相连接、正极与放大器P4的正极相连接的电容C5，一端与放大 器P4的正极相连接、另一端接地的电阻R13，以及P极与放大器P4的正极相 连接、N极与三极管VT5的基极相连接的二极管D8组成；所述三极管VT5的 集电极接地、其发射极与放大器P4的输出端相连接；所述放大器P4的输出端 作为该两级放大电路的输出端并与控制芯片U1的NTC管脚相连接；所述两级 放大电路的输入端经电阻R2后与二极管D1的N极相连接。

所述缓冲保护电路由放大器P1，放大器P2，场效应管MOS，三极管VT4， 串接在放大器P的负极和输出端之间的电阻R8，N极与放大器P1的负极相连 接、P极作为该缓冲保护电路的输入端的二极管D5，P极与二极管D5的P极相 连接、N极与场效应管MOS的栅极相连接的二极管D6，串接在三极管VT4的 基极和集电极之间的电阻R9，负极与三极管VT4的发射极相连接、正极与放大 器P2的负极相连接的电容C3，串接在场效应管MOS的漏极和放大器P2的正 极之间的电阻R10，以及负极与场效应管MOS的漏极相连接、正极与放大器P2 的输出端相连接的电容C4组成；所述放大器P1的正极接地、其输出端与场效 应管MOS的漏极相连接；所述三极管VT4的基极与场效应管MOS的源极相连 接、其集电极接地；所述放大器P2的输出端作为该缓冲保护电路的输出端并与 控制芯片U1的VSS管脚相连接；所述缓冲保护电路的输入端与二极管整流器 U2的负极输出端相连接。

所述触发开关电路由三极管VT2，三极管VT3，放大器P，P极与三极管 VT2的集电极相连接、N极与三极管VT3的集电极相连接的二极管D3，P极与 三极管VT3的集电极相连接、N极与二极管整流器U2的正极输出端相连接的 二极管D4，串接在放大器P的正极和三极管VT3的集电极之间的电阻R6，负 极与控制芯片U1的CON管脚相连接、正极与放大器P的负极相连接的电容C2， 以及串接在三极管VT3的发射极和三极管VT2的发射极之间的电阻R7组成； 所述继电器K与二极管D4相并联；所述三极管VT2的发射极与控制芯片U1 的VSS管脚相连接的同时接地；所述三极管VT3的基极与放大器P的输出端相 连接。

所述控制芯片U1为TC621集成芯片。

本发明与现有技术相比具有以下优点及有益效果：

(1)本发明采用TC621集成芯片与外围电路相结合，使本发明能够更好的 对温度信号进行处理，提高温度信号的稳定性，使TC621集成芯片能够更好的 将温度信号与其内部的基准信号进行比较，准确的判断出当前环境的温度情况， 从而使本发明可以根据判断结果准确的控制加热器工作，如此则可以提高本发 明的温度控制精度。

(2)本发明可以改善电子器件的开关工作条件，减小电子器件在通电和断 电瞬间时的损耗，延长本发明的使用寿命。

(3)本发明可以对温度传感器输出的信号进行放大处理，从而使控制芯片 能够更好的对信号进行识别，并准确的判定出环境的温度，极大的提高了本发 明的温度控制精度。

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的缓冲保持电路的结构图。

图3为本发明的两级放大电路的结构图。

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式并不 限于此。

实施例

如图1所示，本发明主要由变压器T，二极管整流器U2，控制芯片U1，温 度传感器Q，三极管VT1，加热器M，与控制芯片U1的NTC管脚相连接的两 级放大电路，P极与温度传感器Q相连接、N极经电阻R2后与两级放大电路相 连接的二极管D1，一端与二极管D1的N极相连接、另一端与控制芯片U1的 HS管脚相连接的电阻R1，一端与二极管D1的N极相连接、另一端与控制芯片 U1的LS管脚相连接的电阻R3，串接在控制芯片U1的HL管脚和三极管VT1 的基极之间的电阻R4，负极与三极管VT1的集电极相连接、正极与二极管D1 的N极相连接的电容C1，P极与三极管VT1的发射极相连接、N极与控制芯片 U1的VSS管脚相连接的二极管D2，与控制芯片U1相连接的触发开关电路， 与触发开关电路相连接的继电器K，以及串接在触发开关电路和二极管整流器 U2的负极输出端之间的缓冲保护电路组成。

所述变压器T的副边电感线圈的同名端和非同名端与二极管整流器U2的输 入端相连接。变压器T的原边电感线圈的同名端顺次经加热器M和继电器K的 常开触点K-1后与原边电感线圈的非同名端相连接。所述二极管整流器U2的正 极输出端分别与触发开关电路和二极管D1的N极相连接。所述触发开关电路 还与控制芯片U1的VSS管脚相连接。所述二极管D1的N极还与控制芯片U1 的VDD管脚相连接。为了更好的达到本发明的目的，所述控制芯片U1优先采 用TC621集成芯片来实现；该温度传感器Q则采用AD590温度传感器。

进一步的，所述触发开关电路由三极管VT2，三极管VT3，放大器P，电 阻R6，电阻R7，电容C2，二极管D3以及二极管D4组成。

连接时，二极管D3的P极与三极管VT2的集电极相连接、其N极与三极 管VT3的集电极相连接。二极管D4的P极与三极管VT3的集电极相连接、其 N极与二极管整流器U2的正极输出端相连接。电阻R6串接在放大器P的正极 和三极管VT3的集电极之间。电容C2的负极与控制芯片U1的CON管脚相连 接、其正极与放大器P的负极相连接。电阻R7串接在三极管VT3的发射极和 三极管VT2的发射极之间。

同时，所述继电器K与二极管D4相并联；所述三极管VT2的发射极与控 制芯片U1的VSS管脚相连接的同时接地。所述三极管VT3的基极与放大器P 的输出端相连接。

如图2所示，所述缓冲保护电路由放大器P1，放大器P2，场效应管MOS， 三极管VT4，电阻R8，电阻R9，电阻R10，电容C3，电容C4，二极管D5以 及二极管D6组成。

连接时，电阻R8串接在放大器P的负极和输出端之间。二极管D5的N极 与放大器P1的负极相连接、其P极作为该缓冲保护电路的输入端并与二极管整 流器U2的负极输出端相连接。二极管D6的P极与二极管D5的P极相连接、 其N极与场效应管MOS的栅极相连接。电阻R9串接在三极管VT4的基极和集 电极之间。电容C3的负极与三极管VT4的发射极相连接、其正极与放大器P2 的负极相连接。电阻R10串接在场效应管MOS的漏极和放大器P2的正极之间。 电容C4的负极与场效应管MOS的漏极相连接、其正极与放大器P2的输出端相 连接。

所述放大器P1的正极接地、其输出端与场效应管MOS的漏极相连接。所 述三极管VT4的基极与场效应管MOS的源极相连接、其集电极接地。所述放 大器P2的输出端作为该缓冲保护电路的输出端并与控制芯片U1的VSS管脚相 连接。

如图3所示，所述两级放大电路由放大器P3，放大器P4，三极管VT5，电 阻R11，电阻R12，电阻R13，电阻R14，二极管D7，二极管D8，电容C5以 及电容C6组成。

连接时，电阻R11的一端与放大器P3的负极相连接、其另一端作为该两级 放大电路的输入端并经电阻R2后与二极管D1的N极相连接。电容C6的负极 与放大器P3的输出端相连接、其正极经电阻R12后与放大器P3的负极相连接。 二极管D7的P极与放大器P3的输出端相连接、其N极与放大器P4的负极相 连接。电阻R14串接在放大器P4的负极和输出端之间。电容C5的负极与放大 器P3的正极相连接、其正极与放大器P4的正极相连接。电阻R13的一端与放 大器P4的正极相连接、其另一端接地。二极管D8的P极与放大器P4的正极相 连接、其N极与三极管VT5的基极相连接。

所述三极管VT5的集电极接地、其发射极与放大器P4的输出端相连接。所 述放大器P4的输出端作为该两级放大电路的输出端并与控制芯片U1的NTC管 脚相连接。

工作时，温度传感器Q采集环境的温度并输出相应的信号，控制芯片U1 接收温度传感器Q输出的信号并将信号与其内部的基准信号进行比较，准确判 定出当前环境温度情况，当环境温度低于设定的温度时其CON管脚输出高电平 使三极管VT3导通，这时继电器K得电其常开触点K-1闭合，加热器M开始 工作。当环境处于设定的范围内时，控制芯片U1的CON管脚输出低电平，三 极管VT3不导通，继电器K不得电其常开触发K-1保持断开，加热器不工作。

本发明采用TC621集成芯片与外围电路相结合，使本发明能够更好的对温 度信号进行处理，提高温度信号的稳定性，同时，本发明可以对温度传感器输 出的信号进行放大处理，使TC621集成芯片能够更好的对信号进行识别，并将 温度信号与其内部的基准信号进行比较，准确的判断出当前环境的温度情况， 从而使本发明可以根据判断结果准确的控制加热器工作，如此则可以提高本发 明的温度控制精度。同时，本发明可以改善电子器件的开关工作条件，减小电 子器件在通电和断电瞬间时的损耗，延长本发明的使用寿命。

如上所述，便可很好的实现本发明。